Абдураманов А.А., Касабеков М.И., Манакбаев Б.К.

Таразский государственный университет им. М.Х.Дулати

Динамика разработки гидроциклонных насосных установок и их элементов

Гидроциклонные насосные установки (ГЦНУ) – многофункциональные устройства, осуществляющие комплекс водохозяйственных задач и состоят из центробежного насоса, гидроциклонной камеры и струйного аппарата. Каждая из составных частей ГЦНУ имеет свою историю развития по конструкцию и тенденцию усовершенствования.

Изобретения центробежных насосов относятся к 1700 г., однако они в то время не нашли широкого применения из-за несовершенства конструкции (низкого КПД). Широкое применение центробежные насосы нашли только после изобретения электродвигателя трехфазного переменного тока, разработанного В.О.Доливо-Добровольским (Россия,1888 г.) [1].

Как указывают Поляков В.В., Скворцов Л.С. [2] изобретения центробежного насоса приписывается Жордану Д. (Италия), который дал первый рисунок такого насоса. Более совершенную конструкцию центробежного насоса в 1689 году предложил Папен Д. (Франция) для откачки грунтовых вод. Но классическая схема одноколесного центробежного насоса была предложена Андревсом (США) в 1818 г. и значительно улучшена им же в 1846 г.

Совершенствование конструкции центробежных машин в России связано с именем Саблукова А.А. В 1838 г. Саблукова А.А. создал центробежный насос, названный им «водогоном».

Рейнольдс О. первый предложил спиральную камеру насосов вместо цилиндрической, что значительно повысило КПД центробежных насосов [3].

Самый первой книгой по теории центробежного насоса и методов их расчетов является книга немецкого гидравлика Пфлейдерера К., вышедшая в 1924 г.

Большие работы по разработке теории и конструкции центробежных насосов проделаны в СССР под руководством Куколевского И.И. (МВТУ им. Баумана), Проскуры Г.Ф. (Харьковский политехнический институт), Вознесенского И.Н. (Ленинградский политехнический институт) [1,2].

Основоположником теории центробежных насосов считается Л.Эйлер [1] впервые получивший основное уравнение лопастных гидромашин.

Считается, что первый водоструйный насос был использован Ж.Б.Вентури для осушения болот Северной Италии [4], а четыре года спустя Г.Цейнер разработал теорию. С тех пор струйные аппараты сохранили свои элементы: рабочее сопло (напорный насадок), всасывающий патрубок, камеру смешения и диффузор (иногда без диффузора). Неизвестно кто является первым разработчиком напорного гидроциклона. Часто приоритет ошибочно приписывается А.И.Востокову [5], но аппарат, изобретенный им, имеет в верхней части цилиндра вращающееся колесо и поэтому его нужно отнести к центроциклонам [6]. А конструкцию гидроциклона, которую используют в настоящее время, впервые применял в США М.Г.Дриссен [7] для классификации и сгущения шламов.

Гидроциклон, снабженный в песковом отверстии струйным аппаратом (вакуумгидроциклон) впервые разработан А.А.Абдурамановым и А.И.Жангарином [8]. Ниже в таблице даны некоторые сведения об изобретениях, составляющих основы ГЦНУ.

Применения в технологической цепочке центробежного насоса, гидроциклона и струйного аппарата в отдельности не всегда приводит к желаемому результату. Компактные установки, в которых выполняются все функции выше перечисленных гидравлических машин (гидроциклонные насосные установки) нашли широкие применения в различных отраслях народного хозяйства. Интенсивное развитие этого направления требуют более глубокой разработки теории таких машин, усовершенствования конструкции ГЦНУ, постановки специальных экспериментов, доводки и серийного внедрения их в производство.

Элементы гидроциклонных насосных установок и динамика их исследований

Литература

1. Черкасский В.М. Насосы, вентеляторы, компрессоры.- М., 1984, - 416 с.

2. Поляков В.В., Скворцов Л.С. Насосы и вентеляторы. – М., 1990, - 336с.

3. Шестюк А.Н. Насосы, вентеляторы, компрессоры.- М., 1972, - 341с.

4. Лямаев Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки. –Л., 1988, - 276 с.

5. Жангарин А.И. Режим работы гидроциклона низкого давления. Дис...канд. техн. наук, Алматы, КазНИИЭ, 1962, - 163 с.

6. Абдураманов А.А. Режим работы гидроциклона на всасывающей линии центробежного насоса. Дис ...канд. техн. наук, Алматы, КазНИИЭ, 1971, - 137 с.

7. Drissen M.G. Cleaning of by heavy liquids with special reference to staat-smijnen-loess process. // Jorn. Jnst. оf Fuel // 1939, v.67,- p.327-349.

8. Абдураманов А.А., Жангарин А.И. Вакуумгидроциклон. //Научные исследования по гидротехнике в 1969 году. –Л., 1971, т.2, с.115-117.

9. А.С.№285602(СССР), Гидроэлеватор // А.А.Абдураманов, А.И.Жангарин, М.И. Турусов, БИ №33, 1970.

10. А.С. №309157 (СССР), Гидроциклонная насосная установка// А.И.Жангарин, БИ №22, 1971.

11. Патент RU 2016260, Струйный насос // А.А.Абдураманов, И.С.Сейтасанов, БИ №13, 1994.

12. Предпатент РК №16708 Кольцевой гидроэлеватор // А.А. Абдураманов, Г.Т. Егемкулов, БИ №12, 2005.

13. Пфлейдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов. – М.,1960. -83с.

14. Проскура Г.Ф. Гидродинамика турбомашин. -Киев, 1954, - 417с.

15. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. – М., 1970. – 502с.

16. Zeuner G. Lokomotivenblasrohr, 1863, - 162р.

17. Подвидз А.Г., Кирилловский Ю.Л., Расчёт струйных насосов и установок // Труды Всесоюз. НИИ гидравлического машиностроения, 1986, вып.38, с.44-97.

18. Соколов Е.Я., Зингер Н.М., Струйные аппараты. – М.1983, - 352с.

19. Поваров А.И., Гидроциклоны на обогатительных фабриках. – М.,1978, - 232с.

20. Tarian G. Some theoretical quest on classifing and separation hydrocyclones // Act. Technica Acad. Sеins Hung., 1961, - №32, p. 357-388.

21. Kelsall D.F. Stady of the motion of solid partictes in a Hydraulic cyclone // Trans. Inst. Chem. End. 1952, v.30, p.87-108.

22. Найденко В.В. Применение математических методов и ЭВМ для оптимизации и управления процессами разделения суспензии в гидроциклонах. – Горький, 1976, -287с.

23. Абдураманов А.А. Гидравлика гидроциклонов и гидроциклонных насосных установок. – Алматы, «Гылым» , 1993, ч.1 – 215с., ч.2 -138с.

24. Трусов М.М. Гидравлические исследования и основы расчета насосно-эжекторного агрегата с циклонной приемной камерой. Автореф. дисс… канд. техн. наук, ВодГЕО, М., 1980, -20с.

25. Жангарин А.И. Интенсивные гидроциклоннные технологии очистки воды от наносов в мелиорации и водном хозяйстве. Дисс... докт. техн. наук в форме научного доклада. –М., 1988, -79с.

26. Абдураманов А.А., Касабеков М.И. К расчету камер смешения прямоточных и вихревых гидроэлеваторов. // Механика и моделирования процессов технологии, №1, Тараз, 2001,с.87-92.

27. Абдураманов А.А. Одноповерхностные и двухповерхностные вихревые гидроэлеваторы. Аналитический обзор, Тараз, 2006, 25 с.